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手機衛星通話背後的故事

2024-03-04手機

隨著通訊巨頭華為宣布智能電話加入衛星通訊開始,到目前榮耀和小米也加入了這個行列。對於消費者而言,更多的功能當然是更好的。因為在手機行業永遠流傳著這麽一句話,我可以不用,但是你不能沒有。

今天就來跟大家閑聊手機衛星通話。

手機的衛星通話功能是透過利用衛星作為中繼進行無線通訊的,具體方式,不同廠家的最終方案是不同的。

舉例來說,華為的手機衛星通訊技術使用的是窄帶通訊,主要基於文字的資訊傳輸。手機可以連線到衛星頻率進行通訊的情況主要出現在手機訊號塔覆蓋不到的地方。

手機支持衛星通訊主要是透過特定的衛星通訊模組接入衛星訊號,將通訊內容發送到衛星上,再由衛星將訊號傳送到對方手機的衛星通訊模組上,從而實作通話。

為什麽只有電信卡可以

因為咱們熟知的移動、聯通、電信三大營運商中,目前只有中國電信在營運天通一號衛星的業務,讓中國電信成為國內唯一具有地面4G、5G及天通一號衛星通訊能力的營運商,所以咱們沒得選。

天通一號衛星系統由中國航天科技集團五院抓總研制,其首要任務是在中國遭受嚴重自然災害時實作應急通訊。2016年8月6日,中國S頻段大容量地球同步軌域行動通訊衛星的正選星——天通一號01星成功發射,實作了中國行動通訊衛星零的突破。其成功發射標誌著中國進入了衛星行動通訊時代,填補國家民商用自主衛星行動通訊服務空白。

隨後,天通一號衛星系統正式面向社會提供服務。在四川省阿壩州九寨溝縣7.0級地震、台風「山竹」登陸中國等應急通訊環境下,天通衛星都發揮了重要作用。長征十一號火箭海上發射的畫面回傳,也是透過天通衛星訊號實作的。

2020年至2021年間,天通一號02、03星相繼發射升空。03星與01、02星成功組網執行後,實作亞太地區全覆蓋,極大擴充套件了中國國土及周邊海域的各類手持和小型流動終端語音與數據通訊覆蓋面,能夠滿足更多民商使用者多樣化通訊需求,提供全天候、全天時、穩定可靠的話音、短訊息和數據等行動通訊服務。

除了在應急通訊方面實作災難救援、海上救助和偏遠地帶救援,通訊衛星還能實作遠端教育、遠端醫療、廣播和直播等功能;在商業通訊方面,可為科考、勘探等高端商業使用者提供互聯網接入、個人行動通訊等業務。

航天科技集團通訊與導航衛星總體部專家介紹,天通一號衛星系統覆蓋的地形沒有限制,海洋、山區、草原、森林、戈壁、沙漠都可實作無縫覆蓋,車輛、飛機、船舶和個人等各類移動使用者均可使用,且最大的優勢在於終端的小型化、手機化,便於攜帶。據不完全統計,目前中國行動通訊衛星系統的終端使用者已超過300萬。

天通一號的「神通廣大」,源於多項關鍵技術的重大突破。其中,低無源互調(PIM)技術是整個衛星系統最關鍵的技術之一,也是國際宇航界共同關註的技術難題,天線在大功率發射時,由於接收靈敏度高,發射的雜波會落入接收通道形成幹擾,嚴重影響通訊能力。專案團隊完成了國際首次整星級無線PIM試驗,滿足衛星任務要求,標誌著中國這一技術處於國際領先水平。

除了「天通一號」還有哪些衛星通訊網絡

國際上目前較主要的衛星電話服務提供商包括:

1. Inmarsat(國際海事衛星組織)

成立於1979年,是一個政府間的合作組織,直接成員國有89個,總部設在倫敦,提供全球海陸空衛星通訊服務,是最大的衛星電話營運商之一。

2. Iridium(銥星)

Iridium的總部在美國,營運的衛星網絡包含66顆低軌通訊衛星,實作全球覆蓋,它在行業內具有領導地位。

3. Thuraya(舒拉亞)

總部位於阿聯酋,主要服務區域為歐洲、非洲、中東地區。其最新機型是Thuraya X5-Touch。

4. Globalstar(全球星)

是美國一家衛星通訊公司,該公司透過近地軌域衛星營運衛星電話和低速數據通訊服務。全球星第二代衛星由24顆低地軌域衛星組成。覆蓋區域包括北美、南美、歐洲等。

使用這些海外的衛星通訊網絡服務,需要購買或者租用專門的終端器材,並且資費相當昂貴,普通使用者一般不會使用。

通向衛星直連

通訊領域的產業拉動效應,常常以營運商的入場作為開啟大幕,衛星通訊亦不例外。在業內看來,營運商加快入局衛星通訊產業,將快速提升整個產業的商用行程,而當前的語音通話也不會是衛星通訊套用的終極形態。

聯通航美網絡有限公司副總裁謝鷹日前指出,當前衛星通訊融入行動通訊主航道已成為業界共識,手機與衛星直連大大促進了行動通訊網絡與衛星網絡融合,手機直連衛星與5G NTN或將成為未來行動通訊主要發展方向,而這種方案也顛覆了傳統行動通訊的覆蓋解決方案和思路。

謝鷹表示,未來陸地行動通訊重點是解決室內和密集城區覆蓋和容量問題,而在廣覆蓋區域則依靠衛星網絡直連手機,以滿足無所不在的行動通訊需求,這符合6G時代天地一體化無線泛在網絡的發展願景。

楊光則認為,「天通一號」能夠支持話音通訊,這是目前蘋果手機和高通平台都未能達到的。但大眾必須看到,在全球衛星通訊市場,諸如Space X的星鏈這類衛星直連手機上網技術也已經商用,這是未來的發展趨勢。

「相比星鏈,‘天通一號’是專用的移動衛星通訊系統,設計之初就考慮了在移動中通訊的需求,但僅限於話音和訊息以及低速數據。而星鏈在設計之初定為與固定衛星通訊,需要地面器材,但星鏈是寬頻通訊,目前實測的下載速率能達到接近100Mbps的水平。」楊光表示,目前如星鏈也在準備發射第二代衛星,將來也可以支持手機直通通訊。

「衛星通訊真正的關鍵技術在於衛星,衛星不支持,終端上再怎麽折騰也沒用。不管是華為還是蘋果,都是把已有的主要用於行業套用的衛星系統移植到公眾市場,技術上肯定有提升,但真正的突破可能要等5G NTN技術的成熟和部署,以及衛星側的技術進步。」楊光表示。

閑聊技術難度

一、通訊穩定性難題

衛星電話為了保持通訊的穩定,通常會采用外置天線的方式進行通訊。但由於手機體積有限,無法使用這種外置天線,因此如何保證衛星通話的穩定成為了一項技術難題。為了解決這一問題,華為采用了多項技術手段。首先,透過采用先進的訊號調制解調演算法,提高了訊號的抗幹擾能力,確保了訊號的穩定傳輸。其次,華為手機內建了高靈敏度的接收器和先進的訊號處理演算法,能夠捕捉到微弱的衛星訊號,並將其轉化為清晰穩定的語音通話。最後,華為還采用了一系列最佳化演算法,例如智能訊號選擇演算法和自動重傳請求(ARQ)技術等,增強了衛星通訊的可靠性和穩定性。

二、硬件設計挑戰

要在手機中實作衛星通話功能,需要解決另一項挑戰——硬件設計。由於手機內部空間非常有限,如何將眾多高精度的硬件元件和天線整合在一起,同時確保其相互之間的相容性和穩定性,是一項極大的挑戰。華為透過精心設計,將高功率的功率放大器、低損耗射頻鏈路和收發方向圖一致的天線設計等特殊硬件整合在一起,同時采用先進的封裝工藝和布局最佳化技術,確保了這些元件的穩定性和效能。此外,華為還對硬件元件的能耗和散熱效能進行了深度最佳化,確保了手機在日常使用中的續航時間和穩定性。

三、軟件調優挑戰

要實作衛星通話功能,不僅需要在硬件層面上進行突破,還需要在軟件層面進行大量最佳化和偵錯。首先,需要對北鬥三號衛星的通訊協定進行深入理解和分析,掌握其中的核心技術和細節。其次,需要對手機通訊協定棧和底層軟件進行重新設計和最佳化,以支持衛星通訊協定的執行。此外,還需要對手機的功耗控制、訊號處理和數據傳輸等關鍵環節進行深度最佳化和偵錯,以確保衛星通話功能的穩定性和可靠性。

總結一下

  1. 訊號發射與接收技術:首先,手機需要能夠將訊號發送到衛星,同時也需要能夠接收到衛星發送的訊號。這涉及到復雜的訊號處理和調制技術,以確保訊號在無線傳輸過程中的穩定性和可靠性。
  2. 功率控制技術:由於手機發射的訊號要到達衛星,必須穿越大氣層,而這需要足夠的訊號強度。但過大的發射功率不僅會消耗過多的能量,還可能對使用者健康造成影響。因此,需要對發射功率進行精確控制,以確保訊號能夠到達衛星,同時保持合理的能耗。
  3. 天線技術:天線是實作訊號定向傳播的關鍵部件。對於手機連線到衛星而言,需要使用高效、高定向性的天線,以確保訊號能夠準確地發送到衛星,同時也能夠接收到衛星返回的訊號。
  4. 通訊協定與數據處理技術:手機與衛星之間的通訊需要遵循特定的通訊協定,以確保數據的正確性和安全性。同時,還需要對接收到的數據進行快速、準確地處理,以滿足即時通訊的需求。
  5. 軟件最佳化技術:手機硬件和軟件也需要進行最佳化,以滿足衛星通訊的高要求。這包括開發高效的演算法來處理通訊數據,最佳化手機的能耗和散熱效能等。
  6. 安全性與私密保護技術:在衛星通訊過程中,安全性和私密保護是至關重要的。因此,需要采用強大的加密技術和私密保護措施,確保通訊數據的安全和使用者的私密。
  7. 互操作性技術:為了與其他器材或系統進行相容,手機需要具備互操作性。這涉及到開發通用的通訊標準和介面,以確保不同器材之間的無縫連線和通訊。

所以說,衛星通訊這個功能不能說不好,只能說愛危險的時候可以幫到你。但是,如果當你需要使用衛星通訊的,說明你的處境是非常危險了。時刻記住,安全第一。只能是希望大家都用不上這個功能,畢竟生命只有一次。

好了,這次就說到這裏。希望對大家有點幫忙,我們下期見。